面積優化,就是在實現預定功能的情況下,使用更小的面積。通過優化,可以使設計能夠執行在資源較少的平台上,節約成本,也可以為其他設計提供面積資源。
對於複雜邏輯操作,輸入到輸出的對稱性越好,往往中間邏輯就越少,面積越小。一般優化中,可以將不關注中間訊號的設計的邏輯優化掉,實現對稱結構。
流水設計可以提高時序餘量,同樣需要消耗面積資源。去除這些快取器,降低設計的頻率,即可實現面積的優化。
(1)互斥操作的共享
對於不會同時出現的操作,其共用單元可以共享,方法有很多,簡單的就是使用控制訊號切換模組的工作模式。
(2)表示式共享
將可以寫成一樣結構的表示式用括號連線起來。
(3)邏輯功能模組共享
某些邏輯功能相同的模組,可以進行共享,但是控制邏輯可能會複雜一些。
能不用復位最好不用,優先使用非同步復位,其次使用同步復位。三者的資源消耗依次增加。
(1)使用原語設計
可以直接呼叫數位電路的結構,降低面積的使用率。
(2)使用觸發器控制埠
某些復位訊號可以作為輸入來實現某些功能。
(3)多路選擇器優化
每個lab自帶的訊號有:時鐘、時鐘使能、非同步清零、非同步載入、同步清零、同步載入。
1️⃣時鐘和時鐘使能
時鐘用於驅動lab中的暫存器,時鐘使能則是驅動資料。但是一般不要使用這些低扇出的訊號,對lab的使用率產生消極的影響。
2️⃣非同步載入和非同步清零
非同步清零可以使用全域性或者普通佈線資源,二非同步載入只能使用普通佈線資源。兩者同樣控制lab內部的暫存器。
3️⃣同步清零和載入
在lab中,同步訊號一般全域性使用。
了解了lab常用的訊號,然後看一下多路選擇器的實現:
①二進位制多路選擇器(case):二進位制編碼的選擇器
②多路復用選擇器(case 狀態機 if):採用獨熱編碼的選擇器
③帶優先順序多路選擇器(if):由比較器組成的選擇器。
上面三種結構中,資源消耗依次增加。
如果想進一步縮小資源消耗,則可以使用lab的全域性資源實現選擇。
想要節約面積,就必須盡可能地利用資源。從簡單的從大到小的順序調整,到人為的共享,再到結構的改變,還有硬體結構資源的利用,都是在不斷地提高資源使用頻率。對於某些設計的資源緊張時,可以考慮這些方法進行設計簡化。
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